12.4 能源与可持续发展 课件 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件围绕“能源与可持续发展”，系统讲解能量守恒定律、能量转化方向性、能源分类及开发利用，通过“能量守恒为何需节约能源”的问题导入，连接前序能量守恒知识，搭建从理论到实际应用的学习支架。 其亮点在于以新课标核心素养为导向，通过科学思维分析永动机无法制成的原因，结合科学态度与责任探讨化石能源引发的温室效应等环境问题，采用问题驱动与实例分析（如火力发电能量耗散、太阳能利用）的教学方法。课堂小结结构化呈现核心内容，帮助学生构建能量观念与可持续发展意识，教师可借助清晰的素养目标和丰富素材提升教学效果。

人教版（2019）必修三教学课件 第十二章 电能 能量守恒定律 第四节 能源与可持续发展 目录 contents 01.导入与素养目标 02.新课讲解 03.课堂练习 04.教考衔接 05.课堂小结 Part One 导入与素养目标 >>> >>> 1 新课导入 能量既然守恒，不会消失，不会增多，总量保持不变. 为什么要节约能源？节约的到底是什么？节约的意义何在？ 1 素养目标 物理观念 熟记能量守恒定律内容，能列举机械能、电能、内能等多种能量转化实例。 理解能量转化与转移具有方向性，明白能量耗散、能量品质降低的含义。 区分可再生能源与不可再生能源，了解化石能源、新能源的种类与特点。 科学思维 运用能量守恒分析生活、生产中的能量转化问题，解释永动机无法制成的原因。 结合能量转化方向性，分析 “能量守恒但仍需节约能源” 的逻辑。 辩证分析化石能源使用的利弊，建立能源利用的综合判断思维。 1 素养目标 科学探究 结合电热传递、机械摩擦等现象，自主探究能量转化的单向性。 收集太阳能、风能等新能源资料，对比不同能源的转化效率与污染程度。 科学态度与责任 认识化石燃料带来温室效应、酸雨等环境危害，树立节能环保意识。 了解我国清洁能源发展现状，认同开发新能源、绿色低碳发展的必要性。 建立科学、技术、环境协调发展的观念，自觉践行节约用电、低碳生活。 Part Two 新课讲解 >>> >>> 2 新课讲解 一、能量守恒定律 机械能守恒定律告诉我们，做机械运动的物体具有动能和势能，相互之间可以转化： 在电路中，电源将其他形式能转化为电能，负载又将电能转化为内能、光能和机械能…… 2 新课讲解 能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变. 是不是不违反能量守恒定律的过程都能发生呢？ 2 新课讲解 一位法国人与一位美国人互相吹牛。 法国人说：“我们国家有一种最先进的机器，你从这边把生猪推进去，那边就会自动出香肠和罐头。” “那算什么！”美国人说，“我们的机器比你们的先进多了！当我们的香肠和罐头味道不太好时，从那边把香肠和罐头送进去，这边就自动出生猪！” 2 新课讲解 重力势能和动能相互转化 2 新课讲解 电能转化为光能、机械能、内能…… 2 新课讲解 永动机是不可能制成的 磁力永动机 滚珠永动机 软臂永动机 螺旋永动机 水塔式永动机 2 新课讲解 1.能量守恒定律同生物进化论、细胞的发现被恩格斯誉为19世纪的三个最伟大的科学发现。 2.能量守恒定律是在无数实验事实的基础上建立起来的，是自然科学的普遍规律之一。 3.自然界一切已经实现的过程都遵守能量守恒定律。凡是违反能量守恒定律的过程都是不可能实现的，例如“永动机”只能以失败而告终。 4.机械能守恒定律只是能量守恒定律的特例。 能量守恒定律的意义： 2 新课讲解 二、能量转移或转化的方向性 内燃机把汽油的化学能转化为汽车的机械能、内能。 化学能 内能 内能 机械能 这些机械能、内能无法再转化回可以被利用的能源。 2 新课讲解 火力发电厂把煤中贮存的化学能转化为电能，供生产和生活用。 用电器将电能转化为内能、光能、机械能多种形式的能后，这些能量无法再变回能源。 化学能 内能 内能 电能 2 新课讲解 能量的品质 能量的转化和转移都是需要一定的条件的。 自然界，一切自发的过程都有一定的方向性。 自然界的各种能量是可以相互转化的，为什么我们说不同的能量有品质高低的不同？ 2 新课讲解 ①地球表面的水都是从高处流向低处，除非由于某种作用而使水具有一定的向上的初速度，从能量转化的观点看，水从高处流向低处，是重力势能转化为动能的过程； ②热量总是从高温物体传向低温物体，或从物体的高温部分传向低温部分，除非有外界的某种作用存在（例如人类使用空调机可以使热量从温度较低的室内传向温度较高的室外） 2 新课讲解 从人类对能量的利用的角度看，能量是有品质高低之分的，内能（热能）是品质最低的能量。人类在生产、生活、科学研究等活动中消耗的各种能量，最终都将转化为内能而散失到周围的环境中，从而很难再次被人类利用。 一座房屋的红外照片可以看出，由于取暖和使用电器，室内温度比室外高。热量散失到室外后，不能回收重新利用。 2 新课讲解 大多数情况下，能量转化为内能。例如，自由摆荡的秋千，摆动振幅越来越小，直到停下来。在这个过程中，秋千的机械能最终转化为内能，而这些内能不可能自发地转化成秋千的机械能。 手握冰块，内能从温度较高的手转移到温度较低的冰块。大量实验表明：热量总是自发地从温度较高的物体转移到温度较低的物体，而不会反过来自发地从温度较低的物体转移到温度较高的物体。 2 新课讲解 一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，即一切与热现象有关的宏观过程都有方向性。 2.能量的转化具有方向性：如机械能可以自发地完全转化为内能，但内能不能自发地且不能完全转化为机械能。 1.能量的转移具有方向性：如热量可以自发地从高温物体传给低温物体，但不能自发地从低温物体传给高温物体。 2 新课讲解 汽车尾气 工业废气 水土流失 人类在耗用各种能源时，不可避免地对环境造成影响。能源消耗会对环境造成哪些影响，产生哪些危害呢？请阅读课本，结合其他你了解的知识，说出你的看法。 2 新课讲解 三、能量的分类与应用 能够提供人类所需能量的自然资源称为能源 (1)按照基本形态分类：一次能源和二次能源 ①一次能源称为初级能源，是指直接取自自然界的未经加工、转换的能源，如原煤、原油、天然气、生物燃料、水流、风力、太阳能、地热能、海洋能等 煤 天然气 天然气 风力 2 新课讲解 ②二次能源：是指由一次能源经过加工、转换而形成的能源，如由原煤而生成的焦炭、煤气，由原油提炼而成的汽油、航空煤油，由各种形式的发电站产生的电能，生产出来的高压蒸气、热水等。 汽油、柴油 电能 2 新课讲解 (2)按照来源分类：可再生能源和不可再生能源 1.化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源。 煤炭 石油 天然气 2 新课讲解 2、可再生能源 地热能 特点：能够在短期内重新形成的或循环利用的能源。如太阳能、风能、水能、地热能、潮汐能等。 三峡水电站 风能 潮汐能 地热能 2 新课讲解 煤炭、石油、天然气等都是古代的生物经过地质变动深埋在地下，经过亿万年才生成的，又称为化石能源。 它们是远古时代的太阳能而以生物能形式固化下来，又经过地质作用而保存到今天，这些化石能源恰恰是今天人类利用的主要能源之一 煤 石油 天然气 2 新课讲解 修筑拦河坝提高上游水位，坝底装水轮机，发电机装在水轮机上面，它们的轴连接在一起，水轮机带动发电机发电。一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。 水能发电站：将水的机械能转化成电能。 2 新课讲解 核能是原子核内部释放的巨大能量，有核聚变能和核裂变能。核能的储量大、成本低，干净清洁。利用方式：建立核电站 田湾核电站 大亚湾核电站 2 新课讲解 无穷无尽——太阳能 ①数量巨大：到达地球的太阳能每年可达1024焦耳.是目前世界每年所消耗各种能量总和的104倍. ②时间长久：研究表明，太阳还可以为我们提供持续稳定的能量约五十亿年. ③清洁安全：太阳能素有“干净能源”和“安全能源”之称.它不仅毫无污染，也毫无危险. 利用方式：可以利用太阳能取暖、加热、发电. 2 新课讲解 四、能源的开发与利用 我们的衣食住行和社会的存在与发展都离不开能源.纵观人类历史，社会的每次巨大进步，都伴随着能源利用方式的变革. 火的使用，这是人类能源使用史上的里程碑 蒸汽机的发明和改良，是对化石能源的大规模利用，开始了人类文明的新纪元. 2 新课讲解 1.能源利用的三个时期是柴薪时期、煤炭时期、石油时期。 2.煤炭和石油的燃烧对环境的危害： (1)燃烧时增加了大气中二氧化碳的含量，加剧了温室效应。 (2)因煤炭和石油中含有硫，燃烧时形成二氧化硫等物质使雨水的酸度升高，形成“酸雨”。 (3)内燃机工作时的高温使空气和燃料中的多种物质发生化学反应，产生氮的氧化物和碳氢化合物。这些化合物在大气中受到紫外线的照射，产生二次污染物质——光化学烟雾。 2 新课讲解 1.温室效应：温室效应是由于大气里温室气体（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的，石油和煤炭燃烧时产生二氧化碳。 冰山熔化，海平面上升 海水倒灌，土地盐碱化 2 新课讲解 2.酸雨：燃烧煤、石油、天然气等产生的硫氧化物或氮氧化物，在大气中经过化学反应再结合空气中的水形成酸雨. 导致土壤酸化，破坏植物、污染河流、腐蚀建筑物. 被酸雨破坏的森林 工厂排放废气 2 新课讲解 3.光化学烟雾：内燃机工作时的高温使空气中和燃料中的多种物质发生化学反应，产生氮氧化物和碳氢化合物，这些化合物在大气中受到紫外线的照射，产生的二次污染物质. 汽车排放尾气 城市机动车尾气污染 2 新课讲解 当前，推广绿色低碳的生产生活方式已成为全世界的广泛共识。我国正深入推进能源结构调整优化，加快规划建设新型能源体系，积极稳妥推进碳达峰、碳中和，在能源绿色低碳发展中维护地球家园，促进人类可持续发展。 Part Three 课堂练习 >>> >>> 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 Part five 课堂小结 >>> >>> 课堂小结 5 感谢观看 Thanks $